CN111201384A - 增强型永磁铁系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制移动托架与导轨之间的磁耦合的磁轴承系统以及一种用于控制该磁轴承系统的方法。该磁轴承系统包括至少一个发动机，该发动机包括至少两个磁极、至少一个永磁铁和至少一个线圈。该发动机配置成通过至少一个气隙磁耦合到导轨。

Description

增强型永磁铁系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月27日提交的美国临时申请62/537,689的权益，该临时申请的公开内容通过引用明确地整体并入本文。

背景技术

1.本公开的领域：

本公开涉及一种磁铁系统，即产生可调磁动势的系统。

2.本公开的背景：

摩擦力代表针对高速、高效运输系统的过大的阻力源。主要的摩擦力源是轴承，即通过车辆与支撑其的表面接触而允许车辆行驶的部件。传统形式的行进通常利用车轮作为轴承。然而，车轮在高速下面临大程度的摩擦力和劣化。

因此，需要用于高速、高效运输系统的改进的轴承。

发明内容

作为关于其结构和操作方法以及其进一步的目的和优点的本公开的特性征的新颖特征将从结合附图考虑的以下描述中得以理解，其中通过实例的方式示出了本公开的优选实施方案。然而，应该明确地理解，附图仅出于示例和描述的目的，并且它们并不旨在作为本公开的限制的限定。

本公开的方面涉及用于提供可调磁场的新颖系统。该可调磁场可以在例如磁悬浮运输系统(“磁悬浮”)的领域中利用。一些磁悬浮系统使用电动悬浮(EDS)和电磁悬浮(EMS)，所述电磁悬浮(EMS)利用磁场之间的吸引力和/或双向力来控制和保持在导轨上的车辆、火车和吊舱等之间的分离或控制和保持来自高架导轨的车辆、火车和吊舱等之间的分离。这些系统通常依靠由电感产生的磁场，所述电感如安培定律和高斯定律的组合所证明的那样，所述安培定律和高斯定律产生由洛伦兹力定律证明的力。

在示例性实施方案中，磁铁或磁铁组件(在本文中也称为增强型永磁铁系统或“发动机”)可以基本上被固定在车辆、火车和吊舱等的顶部，或者可以基本上被固定在车辆、火车和吊舱等的底部，使得车辆、火车和吊舱等可以非接触的方式沿着高架悬挂式导轨或基于地面的导轨被引导。该车辆、火车和吊舱等的磁铁组件或发动机可以固然以非接触方式磁耦合到导轨，该导轨可以由例如铁或钢的铁磁材料制成。磁铁组件或发动机可以包括至少一个电磁铁，该电磁铁允许调节磁铁组件或发动机与导轨之间的磁场，以补偿当车辆、火车和吊舱等沿轨道移动时位移距离的变化。举例来说，当车辆、火车和吊舱等从高架导轨悬挂时，可以调节磁铁组件或发动机之间的磁场，使得磁铁组件或发动机与导轨之间的吸引力通常与车辆、火车和吊舱等上的重力平衡。在车辆、火车和吊舱等在导轨上被引导的实施方案中，可以使用类似的布置。即，磁铁组件或发动机可以设成磁耦合到导轨的底表面。这样，可以调节磁铁组件(或发动机)之间的磁场，使得磁铁组件或发动机与导轨之间的吸引力与车辆、火车和吊舱等上的重力再次大致上平衡。因此，在实施方案中，无论是悬挂在导轨上还是在导轨上被引导，车辆、火车和吊舱等在运动时均会悬浮。该系统比传统的EDS系统更有效，因为允许返回的磁通路径与行进方向正交的新颖的几何形状，损耗较低。

实施方案涉及用于控制移动托架与导轨之间的磁耦合的磁轴承系统。该磁轴承系统包括至少一个发动机，该发动机包括至少两个磁极、至少一个永磁铁和至少一个线圈。该发动机被配置成通过至少一个气隙磁耦合到导轨。

根据实施方案，至少一个线圈可包括至少两个线圈，所述至少两个线圈被布置成使得至少两个线圈中的至少一个线圈围绕至少两个磁极中的每一个。

根据实施方案，至少一个气隙可包括位于至少两个磁极的自由端与导轨之间的多个气隙。此外，侧向部分可被设置成在与自由端相对的端部处将至少两个端部连接在一起，并且永磁铁可被设置在侧向部分中。

根据其他实施方案，永磁铁可被设置成产生穿过发动机、导轨和至少一个气隙的磁通量。由永磁铁产生的磁通量足以在使车辆抵抗重力的同时针对至少一个气隙保持预定间隔。导轨可以设置在车辆下方，或者导轨可以设置在车辆上方，车辆悬挂在导轨上。

在其他实施方案中，至少一个发动机可以包括在行进方向上连续设置的多个发动机，所述多个发动机可以在行进方向上彼此平行地设置，并且多个发动机中的每个发动机可以至少包括两个磁极、至少一个永磁铁和至少一个线圈。所述多个发动机中的每一个发动机的至少两个磁极可以垂直于行进方向对准。第一发动机的至少两个磁极可在行进方向上与邻近于第一发动机的第二发动机的至少两个磁极对齐。第一发动机的至少两个磁极可以垂直于邻近于第一发动机的第二发动机的至少两个磁极侧向偏移。第一发动机的至少两个磁极沿行进方向的长度可以与第二发动机的至少两个磁极沿行进方向的长度相同。第一发动机的至少两个磁极沿行进方向的长度可不同于第二发动机的至少两个磁极沿行进方向的长度。第一发动机的至少两个磁极沿行进方向的长度可是第二发动机的至少两个磁极沿行进方向的长度的数倍。

根据其他实施方案，至少两个磁极可以被配置成使在导轨中通量成形。

根据又其他实施方案，至少两个磁极可以由U形磁芯或E形磁芯中的一个形成。

根据其他实施方案，至少两个磁极可包括铁类材料，并且永磁铁包括稀土金属。

实施方案涉及用于控制如上所述的磁轴承系统的方法。该方法包括监视移动托架相对于参考物的行驶高度，并且当所监视的行驶高度在预定范围之外时，将行驶高度校正到预定范围内。

根据又其他实施方案，当行驶高度小于预定最小值时，执行取消模式，在该取消模式中，电流被施加到至少一个线圈，以沿与由至少一个永磁铁所产生的磁通量相反的方向产生通量，并且当行驶高度大于预定最大值时，执行增强模式，在所述增强模式中，电流被施加到至少一个线圈，以沿与由至少一个永磁铁所产生的磁通量相同的方向产生磁通量。

附图说明

通过参考以下结合附图对本公开的优选实施方案的详细描述，可以最好地理解本公开的这些和其他特征，其中：

图1示出了被配置成在导轨上行驶的车辆的实施方案和被配置成悬挂在导轨上行驶的车辆的实施方案。

图2示出了根据本公开的方面的示例性增强型永磁铁系统的角度图；

图3示出了根据本公开的方面的沿行进方向观察的示例性发动机的横截面视图；

图4示出了用于构造U形发动机的各种实施方案；

图5示出了用于构造E形发动机的各种实施方案；

图6示出了根据本发明的方面在取消模式下沿行进方向观察的示例性发动机的横截面视图；

图7示出了根据本发明的方面在增强模式下沿行进方向观察的示例性发动机的横截面视图；

图8示出了用于配置发动机以使通量成形的各种实施方案；

图9示出了用于配置导轨以使通量成形的各种实施方案；

图10示出了发动机与导轨相互作用以产生纵向制动力的示例性实施方案；

图11示出了在发动机与导轨之间具有侧向偏移的力矢量；

图12示出了从导轨中心线侧向偏移的发动机的实施方案；

图13示出了用于在导轨上的解耦发动机轴线的实施方案；

图14示出了用于在导轨上的主动控制的示例性实施方案；

图15示出了使用解耦轴线的主动引导的实施方案；

图16示出了用于使用解耦轴线在多个导轨上的引导控制的实施方案；

图17示出了具有最小化发动机之间的通量变化的轴向桥接元件的实施方案；

图18示出了最小化发动机之间的距离的示例性线圈布置；

图19示出了用于实践本公开的方面的示例性环境；以及

图20示出了根据实施方案的用于控制磁轴承的示例性方法。

具体实施方式

以下详细说明通过示例而非限制的方式示出了本公开的原理。该说明将清楚地使本领域技术人员能够制造和使用本公开，并且描述了本公开的若干实施方案、改编、变型、替代和使用，所述实施方案、改编、变型、替代和使用包括目前被认为是执行本公开的最佳方式的那些。应该理解的是，附图是本公开的示例性实施方案的示例图和示意图，并且不限制本公开，也不必按比例绘制。

本公开的实施方案可以在运输系统中使用，例如，如标题为“TransportationSystem”的共同转让的申请系列15/007,783描述的，其内容在此通过引用以其整体明确地结合于此。

此外，本公开实施方案可以与各种导轨或轨道拓扑或轨道结构一起使用，例如，如标题为“Vehicle Based Guided Switching”的共同转让的申请系列[代理人案号：P55052]描述的，其内容通过引用以其整体明确地结合于此。

在以下描述中，将参照附图描述本公开的各种实施方案。根据需要，在此讨论本公开的详细实施方案；然而，应当理解，所公开的实施方案仅仅是可以以各种替代形式来体现的本公开的实施方案的示例。附图不一定按比例绘制，并且某些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。

本文所示的细节仅是示例性的，并且仅是为了说明性地讨论本公开的实施方案的目的，并且出于提供被认为是本公开的原理和概念性方面的最有用的和易于理解的描述的那些的原因而呈现。就这一点而言，没有尝试比对本公开的基本理解所必需的更详细地示出本公开的结构细节，使得结合附图进行的描述使本公开的形式如何在实践中实现对于本领域技术人员而言是显而易见的。

如本文所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代，除非上下文另外明确指出。例如，提及“磁性材料”还意味着可以存在一种或多种磁性材料的混合物，除非特别排除。如本文中所使用的，不定冠词“一个”表示一个以及多个，并且不一定将其指称名词限制为单数。

除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的所有表示数量的数字应理解为在所有实施例中均被术语“大约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则说明书和权利要求书中列出的数字参数是近似值，所述近似值可以根据由本公开的实施方式试图获得的期望特性而变化。至少并且不应被认为是试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，应该根据重要数字的数量和普通的四舍五入惯例来解释每个数字参数。

另外，在本说明书中对数值范围的引用被认为是对该范围内的所有数值和范围的公开(除非另外明确指出)。例如，如果范围是从大约1到大约50，则认为该范围包括例如1、7、34、46.1、23.7或该范围内的任何其他值或范围。

如本文中所使用的，术语“大约”和“大致”指示所讨论的量或值可以是指定的特定值或在其附近的某些其他值。通常，表示某个值的术语“大约”和“大致”旨在表示该值的±5％以内的范围。作为一个例子，短语“大约100”表示100±5的范围，即从95至105的范围。通常，当使用术语“大约”和“大致”时，可以预期根据本公开的类似的结果或效果可以在所指示的值的±5％的范围内获得。

如本文所使用的，术语“和/或”表示可以存在所述组的全部元素或仅一个元素。例如，“A和/或B”应表示“仅A，或仅B，或A和B两者”。在“仅A”的情况下，该术语还涵盖了不存在B的可能性，即“仅A而不是B”。

术语“基本平行”是指偏离平行对准小于20°，术语“基本垂直”是指偏离垂直对准小于20°。术语“平行”是指偏离数学上精确的平行对准小于5°。类似地，“垂直”是指偏离数学上精确的垂直对准小于5°。

术语“至少部分地”旨在表示以下特性在一定程度上或完全实现。

术语“基本地”和“实质上”用于表示以下特性、属性或参数被完全地(完整地)实现或得到满足，或者在不会对预期结果产生不利影响的很大程度上实现或得到满足。

如本文所用的术语“包括”旨在为非排他性的和开放式的。因此，例如，包括化合物A的组合物可以包括除A之外的其他化合物。然而，术语“包括”还涵盖了“基本上由...组成”和“由...组成”的更限制性含义，使得例如“包括化合物A的组合物”也可以(基本上)由化合物A组成。

本文所公开的各种实施方案可以单独使用并且可以以各种组合使用，除非有相反的具体说明。

本公开涉及增强型永磁铁系统(APMS)或发动机。图1示出了车辆、火车和吊舱等[以下称为“车辆”]38的两个实施方案，所述车辆、火车和吊舱等[以下称为“车辆”]38沿被固定的导轨40被引导。在左侧的实施方案43中，车辆38被设置成在导轨40上被引导，而在右侧的实施方案42中，车辆38被悬挂在导轨40上。相对于实施方案43，实施方案42在机械结构的结构效率上具有优势。转向架44经由诸如联接板39的机械结构联接到车辆38。在转向架44的端部处，一组磁铁组件或发动机41被磁耦合到导轨40。在示例性实施方案中，成组的发动机41与导轨40相互作用。虽然如在图1不可见到，多个发动机41可以沿车辆行进方向即沿x轴方向彼此平行地设置。这些多个发动机41也可以沿行进方向彼此对准，或者一个或多个发动机可以沿Y方向彼此偏移。发动机41是可调的，以保持与导轨40的非接触联接，使得车辆38在其沿导轨40被引导时悬浮。此外，从两个示例性实施方案中，可以看出，发动机41与导轨40之间的磁耦合可以被调整，以克服或补偿车辆38的重量。

图2示出了至少一个发动机41和至少一部分导轨1的更详细的平面图，导轨1被固定到一些地面(惯性地面或结构)。导轨1可以包括铁/钢材料并且可以体现为多种构造，例如参见图9，并且在该示例性实施方案中包括两个磁极。发动机41可以例如包括：由例如已知的铁磁材料(例如铁或钢)制成的金属磁极3、4；至少一个永磁铁5，所述永磁铁5可以包括稀土磁铁材料(例如钕铁硼)；以及至少一个用于输送电流的线圈2、6。在示例性实施方案中，线圈2、6分别围绕金属磁极3、4，以在每个磁极处形成电磁铁。此外，图2中的发动机41可大体沿平行于x方向的行进方向9相对于导轨1移动。基于该定向和行进方向，可以为发动机41限定前缘或前鼻11和尾端或尾部10。

在所示例的实施方案中，金属磁极3、4和至少一个永磁铁5可以以多种方式设置，以形成基本上马蹄形磁芯或基本上U形磁芯，例如，其中金属磁极3、4形成U形磁芯的第一臂和第二臂，并且连接所述两个臂的U形磁芯的侧向部分可以包括永磁铁5。或者，金属磁极3、4可以包括磁铁材料的某一部分，例如稀土磁铁材料(诸如钕铁硼)，以形成永磁铁5。发动机41的这种U形磁芯的实施方案例如在图3中更具体地示出，图3示出了从X轴方向看的图2的横截面。

在图3的示例性实施方案中，导轨1是静止的或被固定在惯性地面或结构上。包括在金属磁极3、4的端部形成电磁铁的线圈2、6和永久磁铁5的发动机41从导轨1偏移了沿Z方向所示的气隙8。然而，应当理解，气隙8可以沿Z方向和Y方向均具有显著的程度。根据该实施方案，当零电流被施加到线圈2、6时，永磁铁5是发动机41中的唯一磁势源。此外，如果永磁铁5如图所示被磁化(北极面朝箭头方向，即Y轴的相反方向)，则磁通量7通过气隙8、发动机41和导轨1(沿逆时针方向)如图所示在与行进方向基本正交的磁通量闭合路径中产生。这在发动机41和导轨1之间产生力(闭合间隙力)，该力可以起到闭合气隙8的作用。为了保持该气隙8，该间隙闭合力优选地由相反的力(例如重力)平衡。此外，当发动机41附接到车辆38时(参见图1)，闭合间隙力优选地由包括车辆38的质量的反力平衡。

由于该构造是开环不稳定的，因此优选地通过稳定化方法来保持净力。这种稳定化方法可以是被动的(例如机械顺从性或通过某种涡流产生方法)或主动的(如下所述)。

根据发动机41和导轨1的布置，磁通返回路径与发动机41的行进方向正交(其中行进方向在很大程度上与YZ平面正交)。这样，可以避免在行进方向上完全的磁通反转(从完全正方向到完全负方向)，如沿导轨1移动的发动机所见的那样。如下所述，这意味着可以通过最小化由于通量随时间的变化而在导轨中产生的涡流来最小化阻力。

应当进一步理解，发动机41可以使用仅仅金属磁极和至少一个线圈形成，即作为电磁铁，由此，发动机磁通方向是任意的，因为它取决于流过线圈的电流的方向。但是，由于该布置不具有自然磁场，因此它不能在零电流或静止状态下工作，因此必须始终通电，以克服车辆在重力方向上的质量。

因此，在不脱离实施方案的精神和范围的情况下，可以考虑形成发动机41的金属磁极、永磁铁和线圈的其他布置。图4示出了U形发动机的多种不同布置，所述U形发动机示出了各种磁极、永磁铁和线圈布置的示例性和非限制性实施方案，其中线圈可以根据本公开的方面串联缠绕或并联缠绕和/或由单独的驱动器驱动。此外，应当理解，永磁铁和线圈构造的任何组合均彼此兼容。在其他实施方案中，使用E形发动机可是有利的。图5示出了根据各种磁极、永磁铁和线圈布置的E形示例性和非限制性实施方案的各种实施方案，其中，线圈可以根据本公开的方面串联缠绕或并联缠绕和/或由单独的驱动器驱动。再次，应当理解，永磁铁和线圈构造的任何组合均彼此兼容。

发动机可包括至少一个线圈，该至少一个线圈被配置成沿设计方向提供通量。在实施方案中，这可以是与发动机或发动机的永磁铁的自然磁通路径基本相同的方向。这可以通过电磁铁和金属磁极的几种几何形状中的任何一种来实现，例如其中电线基本上缠绕在形成线圈的永磁铁模块的侧向部分周围的示例性实施方案，使得由线圈形成的平面基本上正交于由第一磁极和第二磁极的外表面形成的平面。线圈也可以缠绕多个对准的发动机。发动机可以以两种模式操作，即取消模式和增强模式。在取消模式中，电流被提供给线圈，以沿与发动机的自然磁场相反的方向产生磁场。因此，在线圈内流动的电流可以产生与发动机的磁场相反的磁场，由此减小了发动机与导轨之间的吸引力。在增强模式下，可以沿与发动机的自然磁场相同的方向产生磁场的方向向线圈提供电流。因此，在线圈内流动的电流可以产生指向与发动机的磁场相同的方向的磁场，由此增加了发动机与导轨之间的吸引力。

返回参考图3，图3示出了发动机41和导轨1的零电流/静止状态，当车辆沿着导轨1移动时，发动机41与导轨1之间的气隙8可以变化。在某些情况下，当车辆沿着导轨1移动时，气隙8可能趋于减小。为了解决这种情况，系统可以采用取消模式。图6示出了其中发动机41与导轨1之间的气隙8如图3所示已经减小到低于由发动机41的自然磁通量7建立的零电流状态的实施方案。为了使系统返回到其静止状态，即恢复零电流气隙8，可以向磁极处的线圈提供负电流，以从电磁铁产生磁动势(MMF)，并沿与磁场7相反的方向产生穿过发动机41、气隙8和导轨1的磁通量13，例如，其中，如图6所示，磁场7沿逆时针方向，而磁通量13沿磁场7顺时针方向，从而减小了发动机41与导轨1之间的吸引力，并增加了气隙8。因此，来自电磁铁的磁通量13叠加在永磁铁产生的磁通量7上，因此电磁铁通量13起抵消永磁铁通量7的作用，从而减小了气隙8中的总通量，并因此减小了在导轨1与发动机41之间产生的间隙闭合力。

如上述相反，在某些情况下，当车辆沿导轨移动时，气隙可能趋于增加。为了解决这种情况，系统可以采用加强模式。图7示出了发动机41与导轨1之间的气隙8如图3所示已经增加到超过由发动机的自然磁通量7建立的零电流状态的实施方案。为了使系统返回到其静止状态，即恢复零电流气隙8，可以向磁极处的线圈提供正电流，以从电磁铁产生磁动势(MMF)，并沿与磁场7相同的方向产生穿过发动机41、气隙8和导轨1的磁通量12，例如，其中如图7所示，磁场7沿逆时针方向，并且磁通量13也是沿逆时针方向，从而增加了发动机41与导轨1之间的吸引力，并减小了气隙8。该磁通量13叠加在由永磁铁产生的磁通量7上，因此电磁铁通量12起增强了永磁铁通量7的作用，从而增加了气隙8中的总通量，并因此增加了在导轨1与发动机1之间产生的间隙闭合力。

在实施方案中，主动控制系统可以维持发动机与导轨之间的预定距离或优选距离。在这方面，从电磁铁施加增强和取消MMF的组合允许使用命令电流通过电磁铁的控制器来实现主动稳定系统。这也使使用发动机和控制系统的完全非接触轴承方法成为可能。控制系统可以监视发动机与导轨之间的距离，也称为行驶高度。此外，配置成检测例如车辆的位移、速度和/或加速度的多个传感器可以被耦接，以将该检测到的信息传输至控制系统，从而可以确定行驶高度。如果主动控制系统发现行驶高度距离已增加到超出预先选择的公差，则主动控制系统可以调整通过线圈的电流的方向和强度，以增加发动机与导轨之间的吸引力，将行驶高度返回到在预选公差范围内，参见图7。同样，如果主动控制系统发现发动机与导轨之间的距离已减小到预选择公差以下，则主动控制系统可以调整通过线圈的电流的方向和强度，以减小发动机与导轨之间的吸引力，将行驶高度返回到预选择公差范围内，请参见图6。主动控制系统还可以包括控制器，该控制器被配置成响应于来自控制系统的信号来调节通过线圈的电流的强度和流量。

非接触轴承系统中关注的参数是在运动期间沿导轨产生的阻力。对于磁轴承，通过观察导轨中随时间变化的元件来描述相关的阻力产生机制。由于与发动机的相互作用，该元件将看到磁通量随时间的变化，这将产生电势场，该电势场又会根据麦克斯韦定律产生电流密度分布或涡流分布。该涡流分布随后将产生反作用磁场，该反作用磁场将起减小原始磁通量的作用。磁场的这种减小起产生净间隙闭合力和与运动方向相反的阻力的减小的作用。

在根据实施方案的发动机的情况下(与诸如德国Transrapid之类的其他电磁悬挂系统相比)，并且类似于日本LINIMO，如图8所示的磁通返回路径垂直于运动方向D。本领域技术人员将能够确定磁通量随时间的变化沿行进方向直接与发动机上磁通量的速度和空间分布的梯度有关。图8示出了对于在磁极或由主体32表示的永磁铁的几何形状中没有通量成形元件的发动机沿与行进方向D平行的X方向在发动机上的磁通分布35。如分布35所示，通量的空间梯度在发动机的前缘和后缘处较高，而在其他地方为零，表明引起阻力的涡流仅与发动机的前缘和后缘相关。这和与发动机/通量分布的整个长度相关的升力或间隙闭合力相反，因为提升力或间隙闭合力取决于通量的平方而不是其梯度。这显示了这种配置的基本优势，因为通过沿行进方向加长发动机，可以最大程度地提高举升阻力(高性能磁轴承系统的关键性能度量)，使得间隙闭合力增加(即，提升力增加)，而阻力针对恒定速度在很大程度上保持不变。要注意的是，与诸如Transrapid之类的系统(沿行进方向具有磁通返回路径)的系统相反，所看到的磁通的总变化不会超过零到某个最大通量，使得导轨从完全正向通量到完全负向通量变化。由于产生的涡流取决于磁通量梯度幅度的平方，因此这种加倍表示阻力的名义上为4倍。

为了进一步减小这种阻力，可以实施通量成形策略，以减小前缘和后缘处的通量的空间梯度。图8示出了其中永磁铁或金属磁极可以成形为如主体33所示的那样的实施方案，在前缘和后缘附近具有较薄的元件，以便逐渐增加沿行进方向D的磁场强度。针对这种设计的代表磁场在分布36中显示，当与分布35的未成形磁场相比时，该分布36沿行进方向D显示磁通量的空间梯度减小。类似地，永磁铁和钢磁极中的一个或两个的高度或体积如主体34的实例所示，可在前缘和后缘附近减小，产生代表性的磁通量分布37，该磁通量分布37也已经减少沿行进方向的磁通量的空间梯度。

由于导轨中的涡流分布，这些通量成形方法中的任何一种均可以减少对发动机的总阻力。

图9示出了用于可能的导轨横截面的几何形状的各种实施方案，例如平板17、具有磁极18的U形磁芯以及具有磁极和成形凸缘19的U形磁芯。意图不限于这些示出的实施方案的几何形状可以包括有利于磁耦合到发动机的其他实施方案。此外，特定系统的特定设计可以取决于相对于特定系统的成本功能的性能要求。因此，如上所述，本公开的实施方案可以与例如在标题为“Vehicle Based Guided Switching”的共同转让的申请系列[代理人案号P55052]中描述的各种导轨或轨道拓扑或结构一起使用，该申请的内容在此通过引用明确地整体并入本文。

还应理解的是，可以是层压材料或实心芯材的导轨优选地包括铁质材料，例如钢、构造钢、电工钢和铁等。进一步了解的是，层压体提供限制由随时间变化的磁通量分布产生的涡流的另一优势。

图10示出其中包括多个发动机的系统与单个导轨相互作用以产生纵向制动力的实施方案。在示例性实施方案中，可以使用设置成与单个导轨相互作用的一组多个发动机来产生可控制的制动力。图10示出了沿具有净通量方向59a、59b、59c的行进方向(X方向)彼此平行设置的一组三个发动机的标称驱动配置。评估沿对应于磁极位置的线58在导轨表面处看到的磁通量，沿X方向的磁通量分布由曲线61表示，由于发动机之间的纵向间隔，该曲线相对于某些变化在很大程度上是均匀的。

如果驱动中央发动机，使得净通量方向与任一侧的发动机相反，由此每个发动机上的净通量为60a、60b、60c，则在沿着导轨表面的线58上评估通量由曲线62描绘，其中分布中心的通量具有相等的幅度但具有与其他两个发动机产生的通量相反的标号。该尖锐的梯度允许在导轨中产生大的涡流，该涡流产生与运动方向(未示出)相反的阻力或制动力。

尽管该图示示出了完全的磁通反转，但是应当理解，这种布置并不旨在是限制性的，并且发动机之间的任何幅度差均将在某种程度上产生该制动力。因此，该布置表示可控制的制动力。

尽管导轨可以与上述用于产生垂直力和侧向力的导轨相同，但是还可以考虑修改该导轨以除了上述的铁通量导向导轨63或65的几何形状之外，还包括很大程度上非铁的但导电的涡流产生层64或66。应当理解，涡流产生层可以与导轨的任何设计和几何形状一起使用，而不脱离实施方案的精神和范围。

实施方案涉及校正在发动机与导轨之间产生的侧向偏移。如图11所示，示出了垂直力和侧向力根据中心线之间的侧向偏移的变化。如果导轨1围绕其中心线13对称地构建，并且发动机41围绕其中心线14对称地构建，则优选的是，中心线13、14是共线的，使得间隙闭合力相对于接近零或零的侧向力(Y方向)在很大程度上垂直地(Z方向)定向，请例如参见图3。当发动机41的中心线14侧向地通过沿负Y方向从中心线13侧向偏移一偏移15时，如在图11中所示的那样，作用在发动机上的净力矢量16倾斜，使得产生正的侧向力。

该机构暗示发动机可用于沿侧向或引导方向产生被动恢复力，从与导轨相互作用的同一平面获得提升和引导。通过有意地在一系列发动机与导轨之间产生偏移，该机构还可用于实现主动引导方案。

在实施方案中，提供了主动引导配置，其中发动机从导轨的中心线侧向偏移。如图12所示，在行进方向上相继设置并且偏离导轨的中心线24的一对发动机20、21可以附接到可以在它们之间传递力的相同机械结构(未示出)。如图所示，发动机20的中心线22可从导轨中心线24偏移一偏移25(在负Y方向上)，而发动机21的中心线23可从导轨的中心线24偏移一偏移26(沿正Y方向)。从对发动机与导轨之间的侧向偏移的前面讨论中，本领域技术人员将能够确定发动机20中的通量将引起正的垂直(Z方向)力和沿负Y方向的侧向力。同时，发动机21中的通量将引起正的垂直(Z方向)力和正的Y方向侧向力。

当以相等气隙和相等电流以相等偏移25、26驱动时，该组合将产生净零侧向力和净正垂直力。当驱动电流使得发动机20中的通量增强并且发动机21中的通量减小时，可以沿负Y方向产生相同垂直力和净侧向力。类似地，当驱动电流使得发动机20中的通量减小并且发动机21中的通量增强时，可以产生相同垂直力和净正侧向力。另外，如果驱动电流使得发动机20和发动机21中的通量均等地增强，则可以产生增加的垂直力和净零侧向力，或者可以增加垂直力并保持相同的侧向力。这表明该配置可以产生独立地可控制的垂直力和侧向力，即主动控制系统和车辆控制器中的关键性能特性。

参考图13，示出了针对用于单个导轨上的解耦轴线的主动引导的配置的实施方案。可以设置一组发动机，使得它们附接到相同的机械结构并与单个导轨相互作用，如图13所示。除了可独立可控制的垂直力和侧向力外，还希望也控制力矩或至少不感应其他轴中的力矩。在图13中描绘了两个单导轨拓扑，即包括发动机27、28a、29a的导轨拓扑31a和包括发动机28b、29b、30、31的导轨拓扑31b，其代表围绕Z轴线旋转产生的零力矩和绕Y轴线的可控力矩的最小配置。在导轨拓扑31b中具有L/2的组合的X维度长度的发动机30、31可以被长度为L/2的单个发动机27替代(如导轨拓扑31a所示)，并产生每单位长度相同的力。两种配置均以其相对于导轨中心线24的代表性Y方向偏移表示。

图14示出了根据实施方案的产生独立的垂直力和侧向力的控制方法。尽管该示例性图使用图13所示的拓扑31的实施例，但是可以理解，该控制方法同样适用于图13所示的拓扑31b以及在相同的机械结构上重复的使用其他发动机的任何数量的拓扑。

在该实施方案中，应当理解，发动机28、29在负Y方向上从导轨的中心线24偏移相等的量，并且发动机27在正Y方向上从导轨的中心线24偏移相等的量。然而，对于不相等的侧向偏移可以产生类似的控制方法，其中控制器仅必须知道局部侧向偏移，而不背离实施方案的精神和范围。

在第一驱动配置中，所有三个发动机28、29、27均以每长度相等的MMF驱动。在这方面，由于发动机27的长度是发动机28、29的长度的两倍，因此要求发动机27中每长度产生的MMF等于组合的发动机28、29的每长度的MMF。发动机28、29中的每一个发动机上的单个垂直力是0.25(无量纲单位)，而单个侧向力为0.25。发动机27上的单个垂直力为0.5(由于它是发动机28、29的长度的两倍)，而单个侧向力为-0.5。因此，垂直净力为1，而侧向净力为0。

在第二驱动配置中，发动机27上的总通量被驱动为零，因此发动机27在垂直轴线和侧向轴线上的总力为零，并且发动机28、29中的每一个发动机的通量都加倍。发动机28、29中的每一个发动机上的单个垂直力是0.5，并且每一个发动机上的单个侧向力是0.5。因此，净垂直力为1，净侧向力为1。

在第三驱动配置中，驱动发动机27使得其总通量加倍，因此在发动机27上沿垂直轴线和侧向轴线的总力为1，并且驱动发动机28、29中的每一个发动机使得对于每一个发动机的通量均是零，由此它们各自的力为零。因此，净垂直力为1，净侧向力为-1。

当然，应当理解，这些驱动配置是说明性的，并且不意图以任何方式进行限制，并且本领域技术人员应当理解，在这些情况之间存在连续驱动配置。

用于单导轨配置拓扑31a、31b的上述实施方案具有围绕X的耦合力矩，但是没有能力控制围绕Z的旋转。图15示出了针对Y、Z和绕X、Y、Z轴线的旋转的控制利用在拓扑31c、31d中的两个导轨的示例性最小配置，所述拓扑31c、31d分别与具有中心线24a、24b的导轨相互作用。本领域技术人员可以从对单个导轨拓扑的先前描述中确定如何可以控制其他轴以及为什么这是所示的最小配置。

此外，在拓扑31e中示出了四导轨配置，该拓扑31e包括与具有中心线32a、32b、32c、32d的导轨相互作用的拓扑31c、31d的组合。特别地，这种配置允许能够减小或归零一组导轨上的垂直力和/或侧向力，而不失去对五个轴线即Y、Z和绕X、Y、Z的旋转的控制。

图16示出了两种驱动配置，所述两种驱动配置展现调节具有中心线32a-32d的四个导轨之间的垂直力和侧向力的分布的能力。为了该描述的目的，可以假定移动结构的重心(CG)存在于中心线33上。然而，应当理解，实施方案不限于这种CG构造。

在第一驱动配置中，侧向力和垂直力在四个导轨之间均等地分布，各个力如无量纲单位所示分布。所示的净侧向力为零，但可以调整成具有净正侧向力或净负侧向力。所有轴线上的净力矩为零，但可以调整为在三个轴线中的任何一个轴线上均具有净力矩。

在第二驱动配置中，侧向力和垂直力在两个导轨32a、32c之间分配，其中导轨32b、32d上的力为净零。总垂直力保持为1，总侧向力保持为零。所有其他轴线上的力矩保持为零。

除了这些驱动配置之外，还可以在所有导轨之间均等地分配侧向力，并在两个导轨之间分配引导。这使得能够实现车辆侧切换机构。

用于与单个或多个导轨相互作用的发动机的低阻力配置的优选特性是最小化发动机之间的纵向间隔或X方向间隔。如图17所示的该纵向间隔，在发动机由电磁铁47以及永磁铁和磁极的磁芯45形成的情况下，如分布44所示，可沿X方向产生磁通分布的显著变化。这种配置由于磁通量沿行进方向D的空间梯度而产生阻力，如前所述。为了减轻通量的这种下降，可以添加桥接元件48以使通量分布均匀。如果这些桥接元件由永磁铁或铁质材料或它们的某种组合制成，则可以减小通量的变化，例如，如分布46所示，所述分布46表示阻力的显著减小。用于减小发动机之间沿行进方向的通量变化的另一种考虑过程是通过调节电磁铁的几何形状来减小发动机之间的纵向间隙50。如果原来的电磁铁实质上是开槽到磁极和永磁铁的磁芯52的跑道形线圈51，则发动机之间的最小距离由线圈的端匝(即，延伸经过磁芯52的线圈的X方向范围)加某些边缘确定。如果线圈端匝54弯曲并开槽到磁极和永磁铁的磁芯55上，则在发动机之间产生最小的X方向间隔53，这相对于距离50基本上减小。这种距离的减小还减小了磁通量沿X方向的变化，并且如果行进方向沿导轨与X轴线大致平行，则阻力也可以减小。

实施方案考虑了高速运输系统，所述高速运输系统包括基本封闭的结构、车辆、推进系统和悬浮系统。封闭结构可以包括几种已知结构中的任何一种，例如管。推进系统可以包括几种已知系统中的任何一种，包括线性电动机。悬浮系统可以包括发动机和导轨。如前所述，发动机和导轨在车辆由线性电动机推动时起保持车辆的行驶高度的作用。

应当理解，实施方案限于在本申请中描述的结构的任何特定布置，使得可以构想结构的其他布置，而不脱离所公开的实施方案的精神和范围，例如，在实施方案中，发动机可以基本上固定在地面上，例如高速运输系统中的管，并且导轨附接到车辆。

一些实施方案涉及发动机推进系统。该发动机推进系统包括沿纵向或行驶方向对准的多个发动机。第一发动机配置成在第一发动机与基本上位于导轨上的导体之间产生吸引力，如前所述。导体可以沿行进方向基本上从发动机移位，使得发动机可以沿行进方向基本上拉动。这具有在与导轨上的导体相互作用的发动机内产生行进电磁波的效果。利用发动机与导体之间的排斥力可以实现类似的效果，使得发动机将沿基本上行进方向推离导体。

系统环境

本公开的实施方案的各方面(例如，用于增强型永磁铁系统的控制系统)可以通过执行特定功能或动作的此类基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令和/或软件的组合来实现，如上所述。可以从服务器以客户端服务器关系实现和执行控制系统，或者它们可以在用户工作站上运行，操作信息被传送给用户工作站。在实施方案中，软件元件包括固件、驻留软件和微代码等。

如本领域的技术人员将理解的，本公开的方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开的实施方案的方面可以采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、驻留软件和微代码等)或结合了软件和硬件方面的实施方案的形式，所述软件和硬件方面通常均可以在本文中称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本公开的方面(例如，控制系统)可以采取体现在任何有形表达介质中的计算机程序产品的形式，该有形表达介质具有体现在该介质中的计算机可用程序代码。

可以利用一个或多个计算机可用或计算机可读介质的任何组合。计算机可用或计算机可读介质可以是例如但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质的更具体实例(非详尽列表)将包括以下：具有一根或多根电线的电连接，便携式计算机软盘，硬盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤，便携式光盘只读存储器(CDROM)，光学存储设备，传输介质(例如支持互联网或内联网那些)，磁存储设备，USB密钥和/或移动电话。

在本文的上下文中，计算机可用或计算机可读介质可以是可以包含、存储、通信、传播或传输供指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用的程序的任何介质。计算机可用介质可以包括在基带中或作为载波的一部分的具有其上体现的计算机可用程序代码的传播的数据信号。可以使用任何适当的介质(包括但不限于无线、有线、光纤电缆和RF等)来传输计算机可用程序代码。

用于执行本公开的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写，所述编程语言包括诸如Java、Smalltalk、C++之类的面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或类似的编程语言的常规过程编程语言。程序代码可以完全在用户计算机上、部分在用户计算机上执行，作为独立软件包部分在用户计算机上、部分在远程计算机上或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机。例如，这可以包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以与外部计算机(例如，使用互联网服务提供商通过互联网)建立连接。另外，在实施方案中，本公开可以体现在现场可编程门阵列(FPGA)中。

图19是根据本文描述的实施方案使用的示例性系统。系统3900总体上被示出并且可以包括总体上示出的计算机系统3902。计算机系统3902可以作为独立设备运行，或者可以连接到其他系统或外围设备。例如，计算机系统3902可以包括或被包括在任何一个或多个计算机、服务器、系统、通信网络或云环境中。

计算机系统3902可以在网络环境中以服务器的身份或在网络环境中以客户端用户计算机的身份进行操作。计算机系统3902或其部分可以实现为或并入各种装置中，例如个人计算机、平板计算机、机顶盒、个人数字助理、移动装置、掌上电脑、便携式计算机、台式计算机、通信装置、无线电话、个人受信装置、Web设备或能够执行指定该设备待采取的操作的一组指令(顺序指令或其他指令)的任何其他机器。此外，虽然示出了单个计算机系统3902，但是另外的实施方案可以包括单独地或共同地执行指令或执行功能的系统或子系统的任何集合。

如图19所示，计算机系统3902可包括至少一个处理器3904，例如中央处理单元、图形处理单元或两者。计算机系统3902还可以包括计算机存储器3906。计算机存储器3906可以包括静态存储器、动态存储器或两者。计算机存储器3906可以附加地或替代地包括硬盘、随机存取存储器、高速缓存或其任何组合。当然，本领域技术人员会意识到，计算机存储器3906可以包括已知存储器或单个存储器的任何组合。

如图19所示，计算机系统3902可包括计算机显示器3908，例如液晶显示器、有机发光二极管、平板显示器、固态显示器、阴极射线管、等离子显示器或任何其他已知的显示器。计算机系统3902可包括至少一个计算机输入设备3910，例如键盘、具有无线键盘的远程控制设备、耦合到语音识别发动机的麦克风、诸如摄像机或静态照相机之类的照相机、光标控制设备或其任何组合。本领域技术人员应理解，计算机系统3902的各种实施方案可包括多个输入设备3910。此外，本领域技术人员还应理解，上面列出的示例性输入设备3910并不意味着详尽无遗，并且该计算机系统3902可以包括任何附加或替代的输入设备3910。

计算机系统3902还可以包括介质读取器3912和网络接口3914。此外，计算机系统3902可以包括通常已知和被理解为包括或包括在计算机系统(例如但不限于输出设备3916)中的任何附加装置、部件、零件、外围设备、硬件、软件或其任意组合。输出设备3916可以是但不限于扬声器、音频输出、视频输出、遥控输出或其任何组合。如图19所示，根据本公开的方面，计算机系统3902可以包括到一个或多个增强永磁铁系统(APMS)700的通信和/或电源连接以及APMS控制器705，以控制相应APMS 700的激活/去激活。另外，如图19所示，计算机系统3902可以包括一个或多个传感器710(例如，位置传感器、距离/位移传感器、速度传感器、加速度计、GPS系统、磁传感器)，所述传感器710可以提供数据(例如，位置数据、行驶高度数据)给APMS控制器705。

此外，本公开的方面可以采取可从计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式，该计算机可用或计算机可读介质提供供计算机或任何指令执行系统使用或与其结合使用的程序代码。该软件和/或计算机程序产品可以在图19的环境中实现。出于本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用的任何设备。介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)或传播介质。计算机可读存储介质的实施例包括半导体存储器或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前实施例包括光盘-只读存储器(CD-ROM)、光盘-读/写(CD-R/W)和DVD。

图20示出了用于控制车辆的行驶高度的示例性过程2000。在2001处，车辆的行驶高度被监测、测量或感测。在这方面，应当理解，可以通过测量发动机与导轨之间的气隙距离或者测量车辆上的基准面与导轨上的基准面或点或其他固定点之间的距离或测量发动机/导轨间隔来确定该行驶高度参数。在2002处，确定行驶高度距离是否小于预定最小值。如果监视的行驶高度小于预定最小值，则在2003处启动取消模式。如上所述，在取消模式中，驱动电流沿沿与发动机的自然通量/零电流状态的方向相反的的方向产生通量的方向通过发动机线圈。取消模式开始后，过程返回2001以监视行驶高度，以确认纠正措施已成功执行。

如果监视的行驶高度不小于预定最小值，则在2004处确定行驶高度距离是否大于预定最大值。如果行驶高度大于预定最大值，则在2005处启动增强模式。如上所述，在增强模式中，电流沿沿与发动机的自然通量/零电流状态相同的方向产生通量的方向被驱动通过发动机线圈。增强模式开始后，过程返回2001，以监视行驶高度，以确认纠正措施已成功执行。如果行驶高度不大于预定的最大值，则过程返回到2001以继续监视行驶高度。

应当理解，上述过程仅是示例性的，并且不应解释为以任何特定顺序将过程限制于性能。

尽管本说明书描述了参考特定的标准和协议可以在特定的实施方案中实现的部件和功能，但是本公开不限于这些标准和协议。此类标准会定期被具有基本相同功能的更快或更有效的等同物取代。因此，具有相同或相似功能的替代标准和协议被认为是其等同物。

本文描述的实施方案的示例旨在提供对各种实施方案的一般理解。这些示例并不旨在用作对利用本文描述的结构或方法的设备和系统的所有元件和特性的完整描述。在回顾本公开之后，许多其他实施方案对于本领域技术人员而言可能是显而易见的。其他实施方案可以被利用并且可以来自本公开，使得可以进行结构和逻辑上的替换和改变，而在不脱离本公开的范围。另外，这些示例仅是代表性的，并且可能没有按比例绘制。在示例中的某些比例可能被放大，而其他比例可能被最小化。因此，本公开和附图应被认为是说明性而非限制性的。

因此，本公开提供了各种系统、结构、方法和设备。尽管已经参考几个示例性实施方案描述了本公开，但是应当理解，已经使用的词语是描述和说明的词语，而不是限制性的词语。如目前陈述和修改的，可以在所附权利要求的范围内进行改变，而不脱离在其方面中的本公开内容的范围和精神。尽管已经参考特定的材料和实施方案描述了本公开，但是本公开的实施方案不旨在限于所公开的细节；相反，本公开扩展到所有功能上等效的结构、方法和用途，例如在所附权利要求的范围之内。

尽管计算机可读介质可以被描述为单个介质，但是术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质，例如集中式或分布式数据库和/或相关联的缓存和存储一组或多组指令的服务器。术语“计算机可读介质”还应包括能够存储、编码或携带一组指令的任何介质，所述指令供处理器执行或使计算机系统执行本文公开的任何一个或多个实施方案。

计算机可读介质可以包括一个或多个非暂时性计算机可读介质和/或包括一个或多个暂时性计算机可读介质。在特定的非限制性示例性实施方案中，计算机可读介质可以包括固态存储器，例如存储一个或多个非易失性只读存储器的存储卡或其他程序包。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其他易失性可重写存储器。另外，计算机可读介质可以包括诸如磁盘、磁带或其他存储装置等的磁光或光学介质，以捕获诸如通过传输介质传送的信号等的载波信号。因此，本公开被认为包括可以在其中可以存储数据或指令的任何计算机可读介质或其他等效物和后继介质。

尽管说明书描述了本公开的特定实施方案，但是本领域普通技术人员可以设计出本公开的变型，而不脱离发明构思。

本文中，仅出于方便起见，而无意将本申请的范围自动限于任何特定的发明或发明构思，在本文中可单独地和/或共同地用术语“本发明”来指代本公开的一个或多个实施方案。而且，尽管本文已经示例和描述了特定实施方案，但是应当理解，被设计为实现相同或相似目的的任何后续布置均可以被代替用于所示的特定实施方案。本公开意图覆盖各种实施方案的任何和所有随后的修改或变化。通过查阅说明书，以上实施方案的组合以及本文中未具体描述的其他实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。

以上公开的主题应被认为是示例性的而不是限制性的，并且所附权利要求书旨在覆盖落入本公开的真实精神和范围内的所有此类修改、增强和其他实施方案。因此，在法律允许的最大范围内，本公开的范围将由所附权利要求及其等同物的最广泛的允许解释来确定，并且不应由前述详细描述来限定或限制。

因此，新颖的体系结构旨在包含落入所附权利要求书的精神和范围内的所有此类改变、修改和变型。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包括”的程度而言，该术语旨在以与术语“包含”相似的方式被包括在内，如当用作权利要求中的过渡词语时对“包含”解释的。

尽管已经参考特定实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素，而不脱离本公开的真实精神和范围。尽管上面描述了示例性实施方案，但并不意味着这些实施方案描述了本公开的实施方案的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应当理解，可以进行各种改变，而不脱离本公开的精神和范围。另外，可以进行修改，而不脱离本公开的基本教导。此外，各种实现实施方案的特性可以组合，以形成本公开的其他实施方案。

尽管说明书描述了本公开的特定实施方案，但是普通技术人员可以设计出本公开的变型，而不脱离发明构思。

在以上描述和附图公开了不在以下权利要求书范围内的任何附加主题的情况下，这些实施方案并不贡献于公众并且保留提出一个或多个申请以主张此类附加实施方案的权利。

Claims (20)

1.一种用于控制移动托架与导轨之间的磁耦合的磁轴承系统，所述磁轴承系统包括：

至少一个发动机，所述发动机包括至少两个磁极、至少一个永磁铁和至少一个线圈，

其中所述发动机配置成通过至少一个气隙与所述导轨磁耦合。

2.根据权利要求1所述的磁轴承系统，其中至少一个线圈包括至少两个线圈，所述至少两个线圈被设置为使得所述至少两个线圈中的至少一个线圈围绕所述至少两个磁极中的每一个磁极。

3.根据权利要求1所述的磁轴承系统，其中所述至少一个气隙包括位于所述至少两个磁极的自由端与所述导轨之间的多个气隙。

4.根据权利要求3所述的磁轴承系统，其中侧向部分被设置以在与所述自由端相对的端部处将至少两个端部接合在一起，并且所述永磁铁被设置在所述侧向部分中。

5.根据权利要求1所述的磁轴承系统，其中所述永磁铁被设置成产生通过所述发动机、所述导轨和所述至少一个气隙的磁通量。

6.根据权利要求5所述的磁轴承系统，其中由所述永磁铁产生的磁通量足以在使车辆抵抗重力的同时针对所述至少一个气隙保持预定间隔。

7.根据权利要求6所述的磁轴承系统，其中所述导轨被设置在所述车辆下方。

8.根据权利要求6所述的磁轴承系统，其中所述导轨被设置在所述车辆上方，所述车辆悬挂在所述导轨上。

9.根据权利要求1所述的磁轴承系统，其中所述至少一个发动机包括沿行进方向连续设置的多个发动机，其中所述多个发动机沿所述行进方向彼此平行地设置，并且所述多个发动机中的每个均包括至少两个磁极、至少一个永磁铁和至少一个线圈。

10.根据权利要求9所述的磁轴承系统，其中所述多个发动机中每一个的所述至少两个磁极垂直于所述行进方向对准。

11.根据权利要求10所述的磁轴承系统，其中第一发动机的所述至少两个磁极沿所述行进方向与邻近于所述第一发动机的第二发动机的所述至少两个磁极对准。

12.根据权利要求10所述的磁轴承系统，其中第一发动机的所述至少两个磁极垂直于邻近于所述第一发动机的第二发动机的所述至少两个磁极侧向地偏移。

13.根据权利要求10所述的磁轴承系统，其中第一发动机的所述至少两个磁极沿所述行进方向上的长度与第二发动机的所述至少两个磁极沿所述行进方向的长度相同。

14.根据权利要求10所述的磁轴承系统，其中第一发动机的所述至少两个磁极沿所述行进方向的长度不同于第二发动机的所述至少两个磁极沿行进方向的长度。

15.根据权利要求10所述的磁轴承系统，其中第一发动机的所述至少两个磁极沿所述行进方向的长度是第二发动机的所述至少两个磁极沿所述行进方向的长度的数倍。

16.根据权利要求1所述的磁轴承系统，其中所述至少两个磁极配置成使所述导轨中的通量成形。

17.根据权利要求1所述的磁轴承系统，其中所述至少两个磁极由U形磁芯或E形磁芯中的一个形成。

18.根据权利要求1所述的磁轴承系统，其中所述至少两个磁极包括铁类材料，并且所述永磁铁包括稀土金属。

19.一种用于控制根据权利要求1所述的磁轴承系统的方法，其中，所述方法包括：

监视所述移动托架相对于参考物的行驶高度，并且

当所述监视的行驶高度在预定范围之外时，将所述行驶高度校正到所述预定范围内。

20.根据权利要求19所述的方法，其中当所述行驶高度小于预定最小值时，执行取消模式，在所述取消模式中，将电流施加到所述至少一个线圈，以沿与由所述至少一个永磁铁产生的磁通量相反的方向产生通量，以及

其中当所述行驶高度大于预定最大值时，执行增强模式，在所述增强模式中，将电流施加到所述至少一个线圈，以沿与由所述至少一个永磁铁产生的磁通量相同的方向产生通量。

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